2022年单片机控制步进电机设计方案.docx

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1、精品学习资源单片机掌握步进电机的设计步进电机是工业掌握中应用非常广泛的一种电动机，它能将数字信号直接转换成角位移或线位移，驱动速度和指令脉冲能严格同步， 具有较高的定位精度，掌握系统成本低廉，在经济型数控机床等领域应用广泛；这里针对电磁干扰较强以及要求低成本应用的场合，采纳超强抗干扰、小巧低功耗的工业级STC12C系列单片机，充分利用单片机内部的硬件资源，设计有用的步进电机掌握和驱动系统；1 、掌握系统总体方案设计系统功能原理示意图如图 1 所示；在该系统中由单片机直接输出电机的各相掌握脉冲序列，光耦进行 必要的光电隔离，采纳分立元件构胜利率.MOSFET管驱动电路，带欢迎下载精品学习资源动电

2、机转动；键盘接口与 LED 显示功能由具有 SPI 串行接口功能的ZLG7289 实现；既可使用按键输入的方式精确设置电机的工作方式与转速，也可以通过调速旋钮实现电机转速的连续调剂，仍能通过上位机实现对电机工作方式的调整与掌握；2 、硬件电路设计2.1 掌握电路设计掌握芯片采纳 STC12C4052A，D它是 1 个时钟/ 机器周期的单片机，速度比一般的8051 单片机快 8 12 倍，有 20 个引脚且为小巧封装；该单片机具有超强抗干扰，抗静电的特点，能轻松通过4 kV 快速脉冲干扰，其功耗超低，正常工作模式下的典型功耗为2.7 7 mA；芯片自带硬件看门狗，具有高速SPI 通信端口， 8

3、通道 8 位 A/D转换， 2 路 PWM输出， 4 KB 容量的 FLASH储备器， 256 B 容量的SRAM， 4 个定时器， 1 个全双工串行通信口；由于单片机内部的资源 丰富，性价比高，能够满意该设计的要求，而且削减了硬件电路的设计，提高了工作效率；单片机的外部引脚定义，及其在该设计中的资源分布如图 2 所示；欢迎下载精品学习资源P1.4ADC4 口外接 4.7 k 的可调电位器，利用单片机内部的模/数转换功能转换成数字量，进而掌握输出脉冲频率，完成步进电机速度的“连续”调剂；过流检测的结果直接引入到外部中断0，实现对电流的快速掌握；2.2 驱动电路设计功率 MOSFET管的部分驱动

4、电路如图 3 所示；该电路的设计可改进功率 MOSFET管的快速开通时间，提高了驱动电流的前后沿陡度，能够改善高频响应；功率 MOSFE管T 栅源间的阻抗很高，工作于开关状态下漏源间电压的突变会通过极间电容耦合到栅极，产生相当幅度 的 VGS脉冲电压；正方向的VGS脉冲电压可能会导致器件的误导通；为此，需要适当降低栅极驱动电路的阻抗，在栅源之间并接阻尼电阻或接一个稳压值小于20 V，而又接近 20 V 的齐纳二极管，以防止栅源开路工作；欢迎下载精品学习资源为了抑制功率管内的快复原，二极管显现反向复原效应，在电路中 接入 4 只快复原二极管；其中，反并联快复原二极管的作用是为电机相绕组供应续流通

5、路，其余2 只是为了使功率 MOSFET管内部的快复原二极管不流过反向电流，以保证功率MOSFET管在动态工作时能起到正常的开关的作用；2.3 显示与按键处理电路在单片机应用系统中，典型的键盘显示接口电路由基于并行扩展技术的 8155，8279 构成掌握电路；现代单片机应用系统广泛采纳串行扩展技术；相对于并行方式，串行扩展接线敏捷，占用单片机资源 少；ZLG7289A是具有 SPI 串行接口功能的可同时驱动8 位数码管或 64欢迎下载精品学习资源只独立 LED 的智能显示驱动芯片，单片即可完成显示、键盘接口的全部功能；采纳串行方式与微处理器通信，数据从DIO 引脚送入芯片，并由 CLK 端同步

6、；当选信号变为低电平后， DIO 引脚上的数据在 CLK 引脚的上升沿被写入ZLG7289A 的缓冲寄存器；图4 是ZLG7289 的典型应用； ZLG7289A连接共阴式数码管，应用中不需要的数码管与键盘可以不连接，省去数码管或对数码管设置消隐属性，这均不会影响键盘的使用；整个电路无需添加锁存器和驱动 器，耗电少，软件设计中无需编写显示译码程序，省去了静态显示扩展芯片，大大节约了 CPU的时间；该电路设计中仅采纳 44键盘和 4 位数码管，已完全满意设计需要；3 、软件设计软件部分采纳模块化结构设计；对步进电机转速的掌握是通过定时欢迎下载精品学习资源器工作在中断方式实现的；定时器定时中断产生

7、周期性脉冲序列，不是采纳软件延时的方式，这样不占用CPU的时间； CPU在非中断时间内可以处理其他大事，只有在中断发生时才驱动步进电机转动一步；依据步进电机励磁状态转换，采纳查表法求出所需的输出状态，并以二进制码的形式依次存入单片机内部的储备器中；然后按照正向或反向次序依次取出地址的状态字，送给STC12C4052A，D输出各励磁状态，从而实现环形安排器的功能；程序总体框架包括：主程序、过流检测中断服务子程序、定时器中 断服务子程序、以及其他子程序 包括正转、反转子程序、键盘显示掌握子程序、 A/D 转换子程序等 ，由于篇幅限制，在此不一一表达；4 、系统测试该系统采纳超强抗干扰，小巧低功耗的

8、工业级STC12C4052AD单片机为掌握核心，工作牢靠性高，抗于扰才能强；系统测试在特地的检测试验室内进行；利用群脉冲发生器EFT-4001 、周波电压跌落发生器 VDG-1105、静电放电发生器 ESD-20 以及雷击浪涌发生器SG-5006等专用仪器对系统的电压变化抗扰度、快速瞬变脉冲群 抗扰度、抗静电和雷击浪涌等参数进行检测；经过试验，系统功能 正常，全部参数均已达标；5 、结 语电子技术进展日新月异，新型单片机层出不穷；在电机掌握系统开发过程中，假如恰当选取单片机以及各电路模块的型号，能够简化欢迎下载精品学习资源设计过程，起到事半功倍的成效；该系统采纳STC12C4052AD单片机，其工作方式、转动速率及转矩数可以通过键盘输入，也可通过一般旋钮或上位机调剂；键盘显示模块采纳ZLG7289 实现；本系统具有通用性，适当转变输出口各位掌握端，便可掌握不同相数的步进电机；欢迎下载